富水粉砂層地質(zhì)條件下地鐵三層換乘站土壓平衡盾構(gòu)接收施工技術(shù)

李培拴，劉 坤（上海地鐵咨詢監(jiān)理科技有限公司， 上海 200032）

0 引 言

目前我國(guó)城市軌道交通建設(shè)正處在史無(wú)前例的高潮中，地下有效可利用空間不斷減少，以現(xiàn)有施工技術(shù)向復(fù)雜的地質(zhì)和環(huán)境作出挑戰(zhàn)，開(kāi)辟更為廣闊的地下施工空間正成為全國(guó)地下工程的發(fā)展趨勢(shì)。盾構(gòu)機(jī)作為城市軌道交通建設(shè)的主要設(shè)備，其施工的安全性、標(biāo)準(zhǔn)性和高效性在地鐵隧道施工中具有不可替代的地位。其中，盾構(gòu)接收是盾構(gòu)施工過(guò)程中最主要的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)之一，也是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文以鄭州市地鐵 4 號(hào)線安順路站—長(zhǎng)興路站區(qū)間地鐵項(xiàng)目的盾構(gòu)接收施工為例，闡述并總結(jié)了在富水粉砂層地質(zhì)條件下三層換乘站盾構(gòu)接收施工技術(shù)，為后續(xù)類似地質(zhì)條件下盾構(gòu)接收施工提供參考。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

鄭州市地鐵 4 號(hào)線安順路站—長(zhǎng)興路站區(qū)間自安順路站東端頭始發(fā)，沿三全路路中向東敷設(shè)，至長(zhǎng)興路站西端頭接收。三全路為城市主干道，交通車(chē)流量較大，且區(qū)間線路上方密布市政管線，兩側(cè)主要為住宅樓，距離區(qū)間隧道較近。區(qū)間起點(diǎn)里程為右（左）DK0+533.900，終點(diǎn)里程為右（左）DK1+074.419。左線長(zhǎng) 542.953 m（含長(zhǎng)鏈 2.434 m），右線長(zhǎng) 540.519 m。左、右線各設(shè)置 1 處平曲線，曲線半徑為 1 000 m。線路縱坡設(shè)計(jì)為單向坡，坡向長(zhǎng)興路，左線坡度為 21.370‰，右線坡度為 21.481‰。盾構(gòu)隧道為單洞、單線圓形斷面，線間距 14 m～17 m，管片外徑 6.2 m、內(nèi)徑 5.5 m、厚 35 cm、環(huán)寬 1.5 m。接收端隧道頂部覆土厚度約為 17.69 m，區(qū)間盾構(gòu)主要穿越地層為 ②41粉砂（Q4al）、②41A黏質(zhì)粉土、②51細(xì)砂。

1.2 區(qū)間接收端地質(zhì)

區(qū)域地質(zhì)資料及初步勘察成果顯示，盾構(gòu)接收區(qū)域?qū)儆诘孛矄卧瑸辄S河沖洪積平原。盾構(gòu)接收端地層自上而下依次由人工填土、第四系全新統(tǒng)沖洪積層、第四系上更新沖洪積層、第四系中更新統(tǒng)沖洪積層構(gòu)成。后期通過(guò)對(duì)周邊居民走訪，獲知長(zhǎng)興路站早期為賈魯河支流河床，地質(zhì)和水文條件復(fù)雜，盾構(gòu)機(jī)接收主要穿越地層為粉砂和黏質(zhì)粉土。

1.3 區(qū)間接收端水文

根據(jù)《鄭州市軌道交通 4 號(hào)線工程安順路站至長(zhǎng)興路站區(qū)間巖土工程勘察報(bào)告》（詳細(xì)）及《鄭州市軌道交通 4 號(hào)線工程勘察 01 標(biāo)段長(zhǎng)興路站巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察）》得知，區(qū)間接收端地下水位埋深 10.5 m～11.5 m。多次量測(cè)接收端頭降水井水位，得知其水位位于地面以下 15.8 m～16.2 m（標(biāo)高 77.6 m ～ 78.0 m），水位高度位于盾構(gòu)隧道拱頂上方 1.47 m～1.87 m 位置。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，分析地下水在地層中的分布情況，結(jié)果顯示，接收端地層為粉砂、粉質(zhì)黏土和細(xì)砂，其地下水為兩層不同性質(zhì)的水源。

2 盾構(gòu)接收周邊風(fēng)險(xiǎn)源及施工風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 盾構(gòu)接收周邊風(fēng)險(xiǎn)源

安長(zhǎng)區(qū)間盾構(gòu)接收端范圍內(nèi)主要幾項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源有：南北走向污水管 1 條（DN800），東西走向、南北走向雨水管各 1 條（DN1 000），高層建筑物，如表 1 所示。

表 1 安長(zhǎng)區(qū)間盾構(gòu)接收端風(fēng)險(xiǎn)源

2.2 施工風(fēng)險(xiǎn)分析

在富水粉砂層盾構(gòu)接收施工中，盾構(gòu)接收端頭加固方案選擇、加固效果的檢測(cè)、端頭降水井分布和降水效果最為關(guān)鍵，將直接影響盾構(gòu)接收施工安全[1]。根據(jù)國(guó)內(nèi)具有類似地層條件的盾構(gòu)接收施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程實(shí)際地質(zhì)情況及場(chǎng)地條件進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)分析，總結(jié)出本工程盾構(gòu)接收施工風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）富水粉砂層地質(zhì)中，因土質(zhì)松散，盾構(gòu)接收姿態(tài)不易控制，盾構(gòu)機(jī)出洞姿態(tài)與門(mén)洞位置不能準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，易發(fā)生盾構(gòu)機(jī)出洞姿態(tài)偏離過(guò)大，繼而盾構(gòu)刀盤(pán)會(huì)剮蹭洞圈密封橡膠帶，致使洞門(mén)密封止水裝置失效，發(fā)生涌水、涌砂事故[2]。因此，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固區(qū)前必須將其出洞姿態(tài)與洞門(mén)位置進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)。

（2）盾構(gòu)接收端地下水位埋深 10.5 m～11.5 m，本次接收井端頭降水前水位位于地面以下 15.8 m～ 16.2 m（標(biāo)高 78 m～77.6 m），水位高度位于盾構(gòu)拱頂 1.47 m～1.87 m 位置，水位相對(duì)較高。由于接收端地層為粉砂和粉質(zhì)黏土，其地下水為兩層不同性質(zhì)的水源，接收井端頭地下水降水效果必須滿足盾構(gòu)接收要求，否則盾構(gòu)接收過(guò)程中將存在涌水、涌砂的風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)一步造成地表塌陷和周邊建（構(gòu)）筑物沉降。

（3）由于接收端地下水位高度位于盾構(gòu)拱頂上方 1.47 m～1.87 m 位置，其接收端隧道底部埋深為地下 23.94 m，若采取傳統(tǒng)的地層加固工藝，則很難達(dá)到盾構(gòu)安全接收的效果。一旦端頭加固范圍、深度和質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)范要求，盾構(gòu)接收施工便極易發(fā)生涌水、涌砂事故。

（4）由于區(qū)間盾構(gòu)接收端周邊環(huán)境復(fù)雜，存在較多城市管線，如盾構(gòu)機(jī)接收區(qū)域范圍內(nèi)的污水管（DN800）下穿隧道、雨水管（DN1 000）和給水管（DN300）與隧道較為鄰近，而且接收端 25 m 范圍內(nèi)存在高層住宅樓，盾構(gòu)掘進(jìn)施工會(huì)破壞周邊土體平衡，地層重新固結(jié)這一過(guò)程必然導(dǎo)致地層應(yīng)力和變形的重新分布，甚至有可能出現(xiàn)較大地表沉降，繼而增加周邊建（構(gòu)）筑物損壞的風(fēng)險(xiǎn)[3]。

（5）長(zhǎng)興路站為三層換乘站，隧道底部埋深為地下 23.94 m，線路縱坡設(shè)計(jì)為單向坡，坡向長(zhǎng)興路，左線坡度為 21.370‰，右線坡度為 21.481‰。盾構(gòu)機(jī)尾盾完全進(jìn)入加固區(qū)后，若未采取有效措施阻擋地層水流，導(dǎo)致地層水順勢(shì)進(jìn)入加固區(qū)，則在洞門(mén)地下連續(xù)墻破除施工時(shí)將極大可能發(fā)生涌水、涌砂安全事故。

（6）盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固區(qū)后，有效填充管片與土層間的空隙形成封閉，以達(dá)到阻擋后方來(lái)水的效果，同時(shí)不造成箍死盾體，無(wú)疑是至關(guān)重要的。由于加固區(qū)的土層整體性和強(qiáng)度較好，漿液向外擴(kuò)散系數(shù)降低，直向流動(dòng)性增加，如果不能確切判定漿液類型、注漿壓力、漿液配比、注漿位置、注漿效果等，那么在填充管片與土層間空隙的過(guò)程中將面臨箍死盾體的風(fēng)險(xiǎn)。

3 盾構(gòu)接收施工前準(zhǔn)備措施

3.1 盾構(gòu)接收端頭加固

當(dāng)盾構(gòu)刀盤(pán)到達(dá)接收洞門(mén)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，為了確保盾構(gòu)接收端土體具有良好的自穩(wěn)性和密實(shí)性，避免在洞門(mén)破除期間接收洞口出現(xiàn)地下水及砂土涌出情況，必須提前對(duì)接收端頭土層進(jìn)行加固[4]。

3.1.1 前期接收端頭地層加固情況

接收端加固范圍為盾構(gòu)隧道拱頂以上 3 m 至拱底以下 3 m，平面范圍為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)輪廓線左右各 3 m，縱向加固長(zhǎng)度為 8 m（7.4 m 三軸+0.6 m 花管加固）。地層加固分為兩部分實(shí)施，具體如下。

（1）三軸攪拌樁加固。本工程盾構(gòu)接收端頭采用 Φ850@600 三軸攪拌樁進(jìn)行區(qū)域加固，加固長(zhǎng)度縱向 7.4 m，加固范圍為隧道底部以下 3 m 至隧道頂部以上 3 m，實(shí)樁范圍水泥參量不小于 20%，隧道頂以上 3 m 至原地面高度孔樁范圍水泥參量不小于 8%。

（2）深孔花管注漿加固。待三軸攪拌樁施工完成后，采用深孔花管對(duì)三軸攪拌樁加固區(qū)域與地下連續(xù)墻之間夾層進(jìn)行加固。注漿加固前在三軸攪拌樁加固區(qū)域與地連墻之間設(shè)置一個(gè) 0.6 m× 29.2 m 的長(zhǎng)方形地面注漿區(qū)域，用注漿鉆機(jī)成孔后采用退式注漿實(shí)施加固。注漿區(qū)域共布設(shè)注漿孔 98 個(gè)，孔間距為 0.3 m～0.6 m，注漿深度 26.87 m，滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）加固效果驗(yàn)證。為了驗(yàn)證以上工法對(duì)端頭土體的加固效果，采取了地面垂直取芯和洞門(mén)水平探孔的方法進(jìn)行檢測(cè)：①?gòu)牡孛孢M(jìn)行垂直取芯，發(fā)現(xiàn)隧道底部以上芯樣完整連續(xù)，自立密封性良好，經(jīng)檢測(cè)，符合設(shè)計(jì) 28 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 ≥0.8 MPa，滲透系數(shù)≤1.0×10-6cm/s，隧道底以下 3 m 位置芯樣松散、無(wú)強(qiáng)度；②從洞門(mén)底以上 1.0 m 處打設(shè)深度為 2 m 的水平探孔 4 個(gè)進(jìn)行觀察，經(jīng)驗(yàn)證，探孔打開(kāi)后孔內(nèi)有泥砂涌出。由此可見(jiàn)，三軸攪拌樁和花管注漿后仍存在空隙，有涌砂現(xiàn)象，必須作進(jìn)一步加固。

3.1.2 接收端頭地層二次加固情況

由于接收端為三層站，隧道埋深較深，超過(guò)了三軸攪拌樁和深層花管注漿的有效加固深度，同時(shí)三軸攪拌樁和花管注漿存在空隙，造成加固后的土體未能有效密封。為彌補(bǔ)前期三軸攪拌樁和深層花管注漿的加固缺陷，進(jìn)一步保證接收端土體加固質(zhì)量，確保盾構(gòu)安全出洞，經(jīng)過(guò)專家論證，最終對(duì)接收端頭土體加固方案作以下調(diào)整。

（1）洞門(mén)水平注漿加固。為彌補(bǔ)三軸攪拌樁和深層花管注漿的加固空隙，在洞門(mén)輪廓外周進(jìn)行水平注漿封閉加固。水平注漿孔共打設(shè) 40 個(gè)，相鄰孔間距為 0.52 m，呈圓形均布，以洞門(mén)預(yù)埋鋼環(huán)圓心為中心，直徑 6.6 m，孔深 2.5 m。具體注漿參數(shù)如下：①漿液類型為雙液漿，水泥漿液與水玻璃溶合液比例為 1∶1；②正式注漿前實(shí)施試注漿，其注漿壓力選定為 2.5 bar～3.0 bar。當(dāng)注漿壓力逐漸上升，注入漿液量逐漸減少，注漿壓力達(dá)到設(shè)定壓力，即視為孔內(nèi)注漿完成；③漿液的注入采用 Φ25 PVC 花管引孔注漿，注漿孔與洞門(mén)的角度以 15°～20° 為宜，通過(guò)漿液擴(kuò)散至洞門(mén)內(nèi)側(cè)加固區(qū)下方和前方空隙，達(dá)到阻水目的；④注漿所用 PVC 花管外側(cè)提前加工絲口，若發(fā)生涌水，則立即采用配套堵頭進(jìn)行封堵。

（2）素樁加固。為提高洞門(mén)破除的安全性，在距車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻 1 500 mm 處打設(shè)一排 Φ1 000@1 000 混凝土素樁，共 20 根；素樁之間密貼，素樁采用旋挖鉆機(jī)成孔、水下 C25 混凝土灌注?；炷了貥妒┕ぞ唧w工序如下。

①泥漿準(zhǔn)備。泥漿采用膨潤(rùn)土配制，泥漿比重控制在 1.15～1.20 之間，泥漿黏度控制在 18 s～22 s 之間，根據(jù)施工過(guò)程適時(shí)調(diào)整性能指標(biāo)，以滿足成孔穩(wěn)定性要求。

②鉆進(jìn)成孔。鉆孔樁采取跳打方式進(jìn)行施工，在相鄰樁混凝土澆筑達(dá)到 6 h 以后，方可成孔施工中間樁，以防對(duì)鄰樁造成損壞。

③水下混凝土灌注。灌注樁身混凝土必須連續(xù)施工，且按混凝土的初凝時(shí)間控制每根樁的澆注時(shí)間，灌注樁混凝土澆注充盈系數(shù)應(yīng)≥1.1，且≤1.3；混凝土水灰比宜在 0.5～0.55 之間，混凝土坍落度宜為 18 cm～22 cm。

（3）RJP（Rodin Jet Pile）工法樁加固。RJP 工法樁被業(yè)內(nèi)稱為超高壓旋噴樁，相比于三軸攪拌樁，具有超高壓噴射流體的功能，可以將土層組織結(jié)構(gòu)破壞，被其破壞的土體與漿液混合攪拌，凝固后便在地層中形成固結(jié)體。RJP 工法樁在其工作時(shí)進(jìn)行 2 次切削破壞土體：第一次是上段的超高壓水和空氣的復(fù)合噴射流體先切削破壞土體，在第一次切削土層的基礎(chǔ)上再次由下部的超高壓固化漿液對(duì)土體進(jìn)行二次切削破壞，增加了切削深度，加大了固結(jié)體直徑。綜合工法特點(diǎn)，RJP 工法樁更適合于接收端的地層加固，更能保證土體加固效果。具體施工如下。

①為增強(qiáng)止水效果，在接收端頭素樁與地下連續(xù)墻之間和素樁外側(cè)共施作二排 Φ2 000@1 500 的 RJP 工法樁，對(duì)洞門(mén)形成一道止水帷幕。RJP 工法樁實(shí)樁長(zhǎng)度為 12.2 m，鉆孔深約 27.44 m，施作寬度為隧道輪廓線外各加 3 m。樁體水泥參量不小于 20%，現(xiàn)場(chǎng)水泥和水配比為 0.8∶1，注漿壓力為 40 MPa。

②為了驗(yàn)證 RJP 工法樁對(duì)接收端地層的加固效果，在 RJP 工法樁正式施作前，先在現(xiàn)場(chǎng)制作兩根試樁，試樁施工完成 7 d 后從樁間咬合部分鉆芯取樣，并對(duì)芯樣的抗壓強(qiáng)度及滲透系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.8 MPa，滲透系數(shù)≤1.0×10-6cm/s，地層加固效果良好，各項(xiàng)參數(shù)可以指導(dǎo)施工。

3.2 區(qū)間接收端降水施工

盾構(gòu)到達(dá)接收端頭加固區(qū)范圍前應(yīng)對(duì)加固區(qū)域進(jìn)行降水施工。本區(qū)間接收端地下水位相對(duì)較高。由于接收端地層為粉砂和粉質(zhì)黏土，其地下水為兩層不同性質(zhì)的水源，降水井最終設(shè)計(jì)情況如下。

（1）前期降水井打設(shè) 11 孔，深為 36 m、泥孔徑為 550 mm，采用直徑為 273 mm、壁厚 3 mm 的鋼管，底部設(shè)置 1 m 長(zhǎng)的沉淀管和 22 m 長(zhǎng)的濾管。濾管為同規(guī)格的橋式濾水管，外包單層 80 目錦綸濾網(wǎng)，濾料回填至地面以下 10 m，其上回填鉆渣或場(chǎng)地土至地面。

（2）后期為了觀測(cè)加固區(qū)外端水位情況，再次在加固區(qū)外端增加觀測(cè)降水井 3 孔，深 40 m，其降水井施工工藝與前期相同。接收端降水井共 14 孔，其中部分降水井兼做觀測(cè)井。

（3）接收端降水井正式投入使用后，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專人對(duì)降水井和觀測(cè)井水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每天水位監(jiān)測(cè)頻率不少于 4 次，并詳細(xì)記錄每次水位的量測(cè)數(shù)據(jù)，以便及時(shí)掌握動(dòng)水位和靜水位的變化，并對(duì)地下水位情況進(jìn)行分析。

（4）在降水井正式投入降水施工一個(gè)月后，其地下水位均已降至 30 m 以下，動(dòng)態(tài)水位均位于隧道底部下方 60 cm。為進(jìn)一步驗(yàn)證地層加固及降水施工效果，在洞門(mén)掌子面范圍內(nèi)打設(shè)水平探孔 9 個(gè)，呈米字形布置，孔徑為 60 mm，長(zhǎng) 5.0 m。探孔打設(shè)前預(yù)埋套筒，打設(shè)完成后及時(shí)在套筒內(nèi)裝置球閥，以防探孔出現(xiàn)涌水、涌砂情況。探孔打設(shè)完成后，經(jīng)觀察，孔內(nèi)無(wú)水、砂流出，加固體芯樣具有良好的連續(xù)性、均勻性、自立性和密封性。

3.3 盾構(gòu)機(jī)定位及接收洞門(mén)位置復(fù)核測(cè)量

（1）在盾構(gòu)隧道貫通之前的 100 m 和 50 m 處，分別進(jìn)行兩次盾構(gòu)姿態(tài)人工復(fù)核測(cè)量，準(zhǔn)確測(cè)量盾構(gòu)機(jī)的位置，明確成型隧道中心軸線與隧道設(shè)計(jì)中心軸線的關(guān)系。同時(shí)，按照 GB 50446—2018 《盾構(gòu)隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)要求，對(duì)接收洞門(mén)位置進(jìn)行復(fù)核測(cè)量，繼而確定盾構(gòu)機(jī)的貫通姿態(tài)及掘進(jìn)糾偏計(jì)劃。在考慮盾構(gòu)機(jī)的貫通姿態(tài)時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：一是盾構(gòu)機(jī)貫通時(shí)的中心軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線的偏差；二是接收洞門(mén)位置的偏差。綜合這些因素，以隧道設(shè)計(jì)中心軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證調(diào)整后的盾構(gòu)姿態(tài)與洞門(mén)一致。

（2）盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收井前，利用井下控制點(diǎn)對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行人工復(fù)測(cè)，及時(shí)將人工復(fù)測(cè)的數(shù)據(jù)與自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)差值較大時(shí)，用全站儀對(duì)激光站和后視棱鏡點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行檢查，修改自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)中的設(shè)置參數(shù)，以確保掘進(jìn)過(guò)程中盾構(gòu)姿態(tài)正確。

（3）由于本區(qū)間盾構(gòu)接收段為下坡，為保證盾構(gòu)順利到達(dá)接收架，基于盾構(gòu)接收姿態(tài)、洞門(mén)軸線、托架位置和地層因素，在盾構(gòu)接收前 20 m 將盾構(gòu)姿態(tài)抬高 10 mm，以防盾構(gòu)接收時(shí)出現(xiàn)叩頭現(xiàn)象。

4 盾構(gòu)接收施工控制措施

由于盾構(gòu)刀盤(pán)開(kāi)挖直徑比盾體直徑大，加之富水粉砂層中土層的穩(wěn)定性極差，土體與盾體間空隙易產(chǎn)生擴(kuò)充，在較高的地下水位承壓作用下，粉砂和水極易從管片背部注漿薄弱處流出，形成流水通道，引發(fā)涌水、涌砂事故，進(jìn)而導(dǎo)致地面坍塌[5]。因此，在盾構(gòu)接收施工階段，深入分析風(fēng)險(xiǎn)因素、優(yōu)化施工工藝、加強(qiáng)各項(xiàng)技術(shù)保障措施是至關(guān)重要的。

4.1 加固區(qū)內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)選定

本區(qū)間接收端加固區(qū)長(zhǎng)度為 8 m，包含一排 Φ1 000@ 1 000 C25 混凝土素樁和兩排 RJP 工法樁。由于土體加固強(qiáng)度較高，在盾構(gòu)到達(dá)接收段的掘進(jìn)過(guò)程中除了應(yīng)達(dá)到糾偏目的以外，還應(yīng)注意盾構(gòu)進(jìn)入加固區(qū)后的掘進(jìn)參數(shù)控制。由于盾構(gòu)機(jī)在加固區(qū)內(nèi)刀盤(pán)扭矩較大，推進(jìn)速度偏低，對(duì)地層的擾動(dòng)影響極為明顯，因此要根據(jù)到達(dá)段的地質(zhì)情況合理確定掘進(jìn)參數(shù)，總體要求是：低速度、小推力、合理的土倉(cāng)壓力、及時(shí)飽滿的同步注漿量、勻速連續(xù)推進(jìn)等，旨在避免因不當(dāng)?shù)亩軜?gòu)推進(jìn)操作而發(fā)生地表塌陷和地面管線破裂等事故。接收段具體推進(jìn)參數(shù)和控制要求如下。

（1）盾構(gòu)機(jī)推力控制在 10 000 kN～12 000 kN 之間，刀盤(pán)扭矩≤3 000 kN·m，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速≤1 rpm，同步注漿量在 6 m3～8 m3之間。

（2）在盾構(gòu)機(jī)尾盾進(jìn)入加固區(qū)前兩環(huán)位置時(shí)，漿液改為雙液漿形成封閉止水環(huán)，可提前將后方來(lái)水堵在加固區(qū)外。

（3）在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)到達(dá)素樁后，應(yīng)密切關(guān)注刀盤(pán)扭矩、盾構(gòu)總推力等掘進(jìn)參數(shù)的變化，避免素樁受刀盤(pán)過(guò)度擠壓而造成樁體整體破壞，影響洞門(mén)破除；素樁完全磨除完成后，要盡量清空土倉(cāng)中的渣土，以減小渣土對(duì)洞門(mén)的擠壓，保證鑿除洞門(mén)混凝土施工的安全。

4.2 隧道止水環(huán)位置選擇和施作

由于本區(qū)間盾構(gòu)出洞為下坡段，為達(dá)到封閉后方來(lái)水的目的，從盾構(gòu)出洞前 30 環(huán)采取連續(xù)、錯(cuò)開(kāi)注漿孔位的方式開(kāi)始施作封閉止水環(huán)。根據(jù)盾構(gòu)到達(dá)的位置不同，可將止水環(huán)施作分為 3 個(gè)階段，每個(gè)階段所采取的注漿方式、注漿類型、注漿參數(shù)等都取決于盾構(gòu)到達(dá)位置和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

（1）第一階段封閉環(huán)施作：330 環(huán)～351 環(huán)，即刀盤(pán)推進(jìn)至加固區(qū)前一環(huán)位置，本階段封閉環(huán)施作利用每環(huán)管片上的 6 個(gè)注漿孔注入雙液漿。由于封閉環(huán)管片背部在推進(jìn)過(guò)程中已完成同步注漿，在實(shí)施封閉環(huán)注漿時(shí)要嚴(yán)格把控注漿壓力，以防因注漿壓力過(guò)大而造成管片變形。根據(jù)地層和同步注漿量分析，本次封閉環(huán)注漿壓力以控制在 1.0 MPa 內(nèi)為宜。

（2）第二階段封閉環(huán)施作：352 環(huán)～354 環(huán)（刀盤(pán)掘進(jìn)至素樁位置）和盾體，此時(shí)停止掘進(jìn)，對(duì)洞門(mén)進(jìn)行再次打設(shè)探孔，驗(yàn)證是否有水涌出。為防止盾構(gòu)機(jī)被漿液抱死，該階段首先采用化學(xué)漿液注漿形成封閉止水環(huán)，化學(xué)漿液配比是 1∶1∶1∶1（草酸原液∶水∶水玻璃∶水），即草酸溶液∶水玻璃溶液＝1∶1。盾構(gòu)井繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)，該化學(xué)漿液會(huì)被同步注漿漿液破壞，再進(jìn)行二次填充。

（3）第三階段封閉環(huán)施作：直至盾構(gòu)機(jī)出洞，全部采用雙液漿施作封閉止水環(huán)。

4.3 洞門(mén)止水簾布和弧形止水鋼板安裝

4.3.1 洞門(mén)止水簾布安裝

盾構(gòu)機(jī)到達(dá)接收洞門(mén)前，必須按照設(shè)計(jì)要求將洞門(mén)止水簾布安裝在洞門(mén)預(yù)埋鋼環(huán)外側(cè)，并通過(guò)鋼環(huán)預(yù)留的螺栓孔將其固定。洞門(mén)止水簾布由簾布橡膠圈、折頁(yè)式壓板、扇形板、墊片和預(yù)制螺栓組成。當(dāng)盾體通過(guò)洞門(mén)密封裝置后，通過(guò)緊固鋼絲繩，壓緊扇形壓板，抑制洞門(mén)簾布向洞外翻轉(zhuǎn)，緊緊貼合盾體外壁，防止流水沿管片外徑流出，同時(shí)也防止同步注漿漿液外流，從而起到密封作用。

4.3.2 弧形止水鋼板安裝

由于洞門(mén)鋼環(huán)直徑為 6 700 mm，盾體直徑為 6 460 mm，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)洞門(mén)鋼環(huán)位置時(shí)，二者之間單側(cè)會(huì)存在 120 mm 的空隙，若盾構(gòu)機(jī)到達(dá)此位置后發(fā)生涌水、涌砂，處置起來(lái)將異常困難。為降低從盾體和洞門(mén)鋼環(huán)間空隙處發(fā)生涌水、涌砂的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)過(guò)多種方法的對(duì)比分析，最終確定采用在洞門(mén)預(yù)埋鋼環(huán)內(nèi)弧面焊接弧形止水鋼板的方案。具體實(shí)施如下。

（1）弧形止水鋼板采用寬 200 mm、厚 6 mm 的花紋鋼板，鋼板支架高 80 mm、寬 50 mm。

（2）在洞門(mén)預(yù)埋鋼環(huán)距離洞門(mén)掌子面 100 mm 位置焊接第一道弧形鋼板；在洞門(mén)預(yù)埋鋼環(huán)距離洞門(mén)掌子面間距 250 mm 位置設(shè)置第二道弧形鋼板，并在每塊鋼板后采用 10 mm 厚的三角鋼板進(jìn)行焊接加固。

（3）為了降低環(huán)向止水鋼板環(huán)的剛性，在每塊弧形鋼環(huán)內(nèi)弧面從上向下切割深度為 150 mm 的縫隙，以免盾體與其接觸過(guò)程中發(fā)生整塊鋼板脫落的情況。

（4）兩道弧形鋼板焊接完成后，在中部填塞棉絮，若有水涌出，可有效阻擋泥砂。

4.4 洞門(mén)破除

為保證盾構(gòu)出洞安全，在刀盤(pán)到達(dá)素樁位置后停止掘進(jìn)，洞門(mén)開(kāi)始破除前，沿素樁外邊線（前盾兩側(cè)及頂部對(duì)應(yīng)地面位置）事先打設(shè) 3 個(gè)注漿孔，分別位于盾體輪廓外 30 cm 位置和前盾正上方。盾體輪廓外兩個(gè)注漿孔打設(shè)至隧道底以下 3 m，前盾正上方注漿孔打設(shè)至盾殼頂。盾構(gòu)機(jī)在出洞時(shí)一旦發(fā)生涌水、涌砂，可立即通過(guò)事先打設(shè)完成的注漿孔，快速進(jìn)行地面注漿止水。洞門(mén)破除分為兩個(gè)階段：第一階段是盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)掘進(jìn)至素樁位置，主要破除洞門(mén)圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻外部的混凝土和鋼筋；第二階段是盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)掘進(jìn)至地下連續(xù)墻，主要破除地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)的鋼筋和混凝土。

洞門(mén)鑿除前，可采取以下方法判斷是否有水進(jìn)入土倉(cāng)內(nèi)：對(duì)掌子面進(jìn)行水平探孔，探桿直接打至盾構(gòu)機(jī)土倉(cāng)內(nèi)，以有效觀測(cè)土倉(cāng)內(nèi)是否存在地下水，探孔必須及時(shí)得到封閉；空倉(cāng)觀測(cè)土倉(cāng)內(nèi)壓力變化，若土倉(cāng)內(nèi)壓力值較大，則判斷土倉(cāng)內(nèi)有水流進(jìn)入，若確定土倉(cāng)內(nèi)有水進(jìn)入，則必須將水位降至隧道底部以下，方可進(jìn)行洞門(mén)破除。

4.5 管片拉緊裝置

為了確保盾構(gòu)機(jī)在出洞時(shí)最后十環(huán)管片的整體性，必須采取以下有效措施。

（1）管片螺栓復(fù)緊。由于盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固區(qū)后推力較小，洞門(mén)附近的管片環(huán)與環(huán)之間連接不夠緊密，因此要做好后 10 環(huán)管片螺栓的二次緊固和復(fù)擰緊工作，即管片拼裝后對(duì)螺栓進(jìn)行第一次復(fù)緊，管片脫出盾尾后實(shí)施第二次管片螺栓復(fù)緊。

（2）管片整體拉緊裝置。首先在最后 10 環(huán)的每環(huán)管片 3 號(hào)、6 號(hào)、10 號(hào)、13 號(hào)和 16 號(hào)油缸點(diǎn)位安裝特制鋼板，并用管片螺栓壓緊；然后在盾構(gòu)機(jī)完全出洞前，即最后一環(huán)管片拼裝完成后，采用 10 號(hào)槽鋼分別與每環(huán)管片上預(yù)先安裝的鋼板依次焊接，形成一體。通過(guò)槽鋼將最后 10 環(huán)管片連成整體，可防止管片松弛，并提升密封防水效果。

4.6 洞門(mén)補(bǔ)強(qiáng)注漿封堵

盾構(gòu)機(jī)完全脫出洞門(mén)環(huán)后，從出洞前第 3 環(huán)開(kāi)始，通過(guò)管片上的 6 個(gè)注漿孔對(duì)管片壁后進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿。漿液采用單液漿，注漿作業(yè)直到完全填實(shí)洞門(mén)環(huán)間隙為止。

5 盾構(gòu)接收完成后管理措施

盾構(gòu)接收完成后，為達(dá)到貫通隧道的最終安全，還應(yīng)采取以下措施。

（1）及時(shí)施作洞門(mén)環(huán)梁，在隧道洞通后 15 d 內(nèi)完成外掛式洞門(mén)環(huán)梁施工。

（2）洞門(mén)環(huán)梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再次用單液漿對(duì)出洞前 7 環(huán)管片背部補(bǔ)強(qiáng)注漿，徹底堵死地下水流通道。

（3）設(shè)置專人對(duì)貫通隧道進(jìn)行巡視，確保及時(shí)掌握隧道變化。其巡視頻率每天不低于 3 次，巡視周期為盾構(gòu)出洞后 3 個(gè)月。

6 結(jié) 語(yǔ)

在盾構(gòu)接收段周邊建筑物密集且距離較近、富水粉砂層地質(zhì)條件下，三層換乘站盾構(gòu)接收施工風(fēng)險(xiǎn)極大，必須具備嚴(yán)謹(jǐn)翔實(shí)的施工技術(shù)措施和健全的施工管理制度，以保證盾構(gòu)機(jī)安全接收[6]。通過(guò)對(duì)安順路站—長(zhǎng)興路站區(qū)間富水粉砂層地質(zhì)條件下三層換乘站盾構(gòu)接收施工技術(shù)的分析和探討，得出以下結(jié)論。

（1）前期必須對(duì)盾構(gòu)接收端頭地質(zhì)水文條件和性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合場(chǎng)地周邊環(huán)境選取合理的接收端土體加固工法：三軸攪拌加固、素樁加固、RJP 工法樁加固、水平注漿加固，端頭加固區(qū)域范圍以涵蓋盾體長(zhǎng)度為宜。

（2）根據(jù)接收端土層類型，合理確定降水井的打設(shè)方法（本次接收降水井采用反循環(huán)鉆井設(shè)備，成井和降水效果較理想），以及井深、數(shù)量、水泵功率、井位布置等[7]。

（3）管片止水環(huán)施作必須及時(shí)且保質(zhì)保量。根據(jù)盾構(gòu)到達(dá)位置的變化，合理確定止水環(huán)的漿液類型、注漿參數(shù)等。

（4）盾構(gòu)接收期間，必須密切關(guān)注降水井的水位變化。無(wú)水接收才是盾構(gòu)出洞安全的最基本保證。